نوشته‌ها

افزایش مقاومت خزشی فیلم گلخانه

پوشش های پلی اتیلنی ارتقاء یافته برای افزایش مقاومت خزشی نایلون گلخانه

اگر به نامگذاری برخی گریدهای پلی اتیلن دقت کافی کرده باشید، احتمالا حرف لاتین ام کوچک (m) را در ابتدای آن ها و به صورت mPE دیده اید. همین ام کوچک می تواند تغییرات بزرگ و شگرفی را در خواص مکانیکی محصولات تولیدی با آن ها ایجاد کند. در حقیقت mPE نسل جدید پلی اتیلن ها، موسوم به پلی اتیلن متالوسن هستند، که در فرایند تولید و در واقع پلیمریزاسیون آن ها، از کاتالیست های ویژه متالوسنی استفاده می شود. پلی اتیلن های متالوسنی در برابر پلی اتیلن های عادی، خواص فیزیکی و مکانیکی برتری دارند که در بخش های بعدی به آن پرداخته خواهد شد. اما این بخش قصد دارد کاربرد این پلی اتیلن های ارتقاء یافته را در بهبود مقاومت خزشی نایلون گلخانه ای توضیح دهد.

افزایش مقاومت خزشی فیلم گلخانه

همانطور که در بخش قبلی مطرح شد نایلون گلخانه در زمان کاربری خود دچار پدیده خزش می شود. خزش یا Creep در نتیجه رفتار ویسکوالاستیک پلیمرها است و با اعمال بار ثابت رخ می دهد. در صورت وقوع این پدیده نقصان هایی مانند پارگی در نایلون گلخانه رخ می دهد و می تواند کاربری این پوشش را مختل و بی فایده کند. ما در مقاله‌ای به طور کامل به اثر خزش در پوشش های گلخانه‌ پرداختیم.

 

اهمیت پدیده خزش در نایلون گلخانه آنقدر مهم است که این پارامتر در استاندارد ملی تعیین الزامات پوشش های گلخانه نیز قید شده است.

برای ارزیابی مقاومت خزشی نایلون گلخانه، باریکه ای از نایلون تولید شده در جهت ماشین (Machine Direction – MD) را با ابعاد ۱۰*۱۴۰ mm، در دمای ۲۳ °C، تحت بار ۴ MPa برای مدت زمان ۱۰۰ ساعت قرار می دهند. میزان خزش یا همان ازدیاد طول نمونه در این شرایط نبایستی بیشتر از ۳۰ درصد طول نشانه گذاری شده روی نمونه باشد.

پلی اتیلن متالوسن افزایش مقاومت خزشی

استفاده از گریدهای مختلف پلی اتیلن های متالوسن مناسب برای تولید نایلون های گلخانه ای می تواند مقاومت خزشی نایلون را تا چندین برابر بهبود دهد. پلی اتیلن های متالوسن می توانند به صورت خالص در یکی از لایه های نایلون های چند لایه به کار گرفته شوند، یا به صورت مخلوط های آلیاژی با پلی اتیلن های سبک و سبک خطی (LLDPE/ LDPE) به کار روند. مهمترین ویژگی پلی اتیلن های متالوسنی که منجر شده است بتوانند مقاومت خزشی نایلون گلخانه را بهبود دهند، ریزساختار مولکولی یکنواخت و تحت کنترل آن ها است. در واقع پلیمریزاسیون اتیلن در حضور کاتالیست های متالوسنی امکان تنظیم ریزساختار را مهیا می کند و برعکس پلی اتیلن های عادی که امکان دست یابی به خواص مکانیکی دلخواه در آن ها وجود ندارد و واکنش پلیمریزاسیون به صورت خودکار متوقف می شود، در پلی اتیلن های متالوسنی مدول و استحکام مکانیکی بالاتری حاصل می شود و همین نکته منجر به افزایش مقاومت خزشی پلی اتیلن های متالوسن در مقایسه با پلی اتیلن های عادی می شود.

پوشش گلخانه ای

جلوگیری از تجمع گرد و غبار روی سطح پوشش گلخانه

واقعیت این است که در ابتدای این نوشتار نیز باید بگوییم نایلون گلخانه یا همان پوشش گلخانه یک محصول فوق مهندسی است! این بخش در ارتباط با یکی از ویژگی های لازم و مهم در نایلون های گلخانه ای صحبت خواهد کرد. اگر تا کنون در ارتباط با این محصول به اندازه کافی مطالعه نکرده اید به لینک های زیر مراجعه کنید:

این روزها بسیاری از مناطق جغرافیایی مختلف در ایران با اثرات پدیده گرد و غبار به خوبی آشنا هستند. علاوه بر آسیب های معمول ناشی از گرد و غبار مانند ایجاد مشکلات تنفسی برای شهروندان، این گرد و غبارها یکی از دردسرهای اصلی برای صاحبان گلخانه های بزرگ هستند. در حقیقت در زمان کاربری پوشش های گلخانه، در اثر وزش باد تجمع الکتریسیته ساکن در سطح نایلون رخ می دهد و این عامل منجر به جذب گرد و غبار محیط بر روی سطح بیرونی نایلون گلخانه خواهد شد.

گرد و غبار گلخانه

با جمع شدن گرد و غبار در سطح بیرونی پوشش گلخانه، عبور پذیری نور این پوشش ها تا ۴۰ درصد می تواند کاهش پیدا کند و این نکته مستقیما منجر به کاهش راندمان تولید و کیفیت محصولات تحت کشت خواهد شد. همچنین وجود گرد و غبار می تواند سطح پوشش را تخریب کند و از طول عمر سرویس دهی آن بکاهد. به همین منظور گلخانه داران به جهت بازیابی عبور پذیری نور پوشش گلخانه خود، در مقاطع زمانی مختلف مجبور به شستشوی سطح پوشش با آب هستند.

وجود پلیمرهای خاص، مانند (EVA (Ethylene Vinyl Acetate نیز می تواند تجمع الکتریسیته ساکن و به دنبال آن چسبیدن گرد و غبار به سطح نایلون گلخانه را افزایش دهد. از آنجاییکه شستشوی مداوم نایلون گلخانه وقت گیر است و همچنین باعث آسیب به سطح نایلون می شود، چند سالی است راه حل مناسب تری برای جلوگیری از تجمع گرد و غبار در سطح نایلون گلخانه توسعه داده شده است.

در حقیقت گونه خاصی از افزودنی ها به ترکیب نایلون در حین تولید اضافه می شوند و می توانند میزان تجمع گرد و غبار را کاهش دهند. این افزودنی ها آنتی استاتیک (Anti-static) نام دارند و به منظور ایجاد سهولت و افزایش دقت در خوراک دهی و اضافه شدن به فرمولاسیون پوشش تولیدی، به صورت مستربچ تولید و توسط تولید کنندگان پوشش های گلخانه به مصرف می رسند. مستربچ های آنتی استاتیک حاوی مقدار بسیار زیادی افزودنی های افزایش دهنده رسانایی الکتریکی پوشش گلخانه هستند و در زمان کاربری با مهاجرت خود به سطح پوشش گلخانه منجر به کاهش تجمع گرد و غبار و بهبود عبور پذیری نور پوشش می شوند. رطوبت نسبی محیط کاربری پوشش برای عملکرد صحیح افزودنی های آنتی استاتیک بسیار مهم است و در حین انتخاب مستربچ بایستی مد نظر قرار گیرد.

گلخانه ضد گرد و غبار

باید اضافه کرد که تنها لازم است مستربچ های آنتی استاتیک در لایه های خارجی پوشش های گلخانه قرار گیرند. برای مثال این مستربچ ها تنها در یک لایه  ۵ µm سطح بیرونی اضافه می شوند و درصد استفاده حدود ۱۵ تا ۳۰ درصد در این لایه دارند. باید اشاره کرد این مستربچ ها نباید تداخلی با افزودنی های پایدارکننده در برابر نور فرابنفش ایجاد کنند.

پوشش گلخانه

الزامات پوشش های گلخانه بر اساس استاندارد ملی ایران

در بخش های قبلی به صورت مفصل در ارتباط با ویژگی های پوشش های گلخانه ای، انواع مواد اولیه پلیمری و افزودنی های مورد استفاده در تولید این محصولات، تاثیر این پوشش ها بر عبور پذیری نور و … صحبت شد. همانطور که در بخش قبلی وعده داده شد، در این قسمت در ارتباط با الزامات فنی این پوشش ها بر اساس استاندارد ملی ایران صحبت خواهیم کرد.

پوشش گلخانه

خوشبختانه و به خصوص در سال های اخیر سازمان ملی استاندارد ایران اقدامات بسیار ارزنده ای در راستای بومی سازی استانداردهای بین المللی و با تکیه بر استانداردهای ISO، انجام داده است. هم اکنون این سازمان کمیسیون های فنی متعددی در حوزه های مختلف صنعتی دارد. این کمیسیون ها تیمی مشتکل از کارشناسان این سازمان، صاحب نظران بخش های مختلف علمی، پژوهشی، صنعتی و اقتصادی مرتبط هستند و تلاش می کنند با تدوین استانداردهای مختلف و تشریح الزامات محصولات از حقوق تولید کنندگان، مصرف کنندگان، صادر کنندگان، وارد کنندگان، مراکز علمی و تخصصی و سازمان های دولتی و غیر دولتی دفاع کنند. معمولا پیش نویس استانداردهای مختلف بر اساس منابع و مراجع ملی و بین المللی تهیه و تدوین می شود و در مرحله بعد این پیشنویس برای تمامی ذینفعان ارسال می گردد. در ادامه با دریافت نظرات اصلاحی، استاندارد نهایی در کمیته ملی مرتبط طرح و در صورت تصویب به عنوان استاندارد ملی ایران چاپ، منتشر و اجرا می شود. از نظر اجرا استانداردها در دو گروه تشویقی و اجباری جای می گیرند.

پس از مقدمه طولانی و شرح فرایند تدوین یک استاندارد، به سراغ شرح استاندارد ملی پوشش های گلخانه با عنوان “پلاستیک ها – فیلم های چندلایه گرمانرم مورد استفاده در کشاورزی و باغبانی – الزامات و روش های آزمون، شرایط نصب، استفاده و جمع اوری – قسمت ۱: فیلم های پوششی گلخانه” می رویم. همانطور که از عنوان این استاندارد بر می آید، مجموعه کاملی از مشخصات پوشش های گلخانه را از الزامات و خواص فنی تا شرایط نصب، جمع آوری و حتی ارزیابی و آسیب شناسی باقیمانده پوشش در صورت خرابی قبل از اتمام زمان سرویس دهی طرح می کند و بررسی این استاندارد را در چند مقاله جداگانه ارائه خواهیم کرد. در بخش اول به معرفی ساختار کلی استاندارد و سرفصل های مورد بحث استاندارد خواهیم پرداخت. شماره این استاندارد INSO 21558 – ۱، چاپ اول و تصویب شده سال ۱۳۹۵ است و بر اساس استانداردهای بین المللی اروپایی و متناسب با شرایط فنی و اقلیمی ایران بومی شده است. این استاندارد شامل دو قسمت فیلم های گلخانه و فیلم های مالچ است.

مهمترین بخش های این استاندارد را می توان درقسمت های زیر قرار داد:

  • الزامات مربوط به ویژگی های ابعادی، مکانیکی و فیزیکی ( مانند خواص نوری و گرمایی) پوشش های گلخانه و مالچ
  • روش های تعیین مقدار کلر و گوگرد در پوشش ناشی از استفاده از سموم و آفت کش ها در محیط گلخانه
  • روش های تعیین مقاومت پوشش در برابر اشعه فرابنفش
  • راهنمای نصب و جمع آوری پوشش ها

از جمله مهمترین منابع و مراجعی که در تدوین این استاندارد استفاده شده می توان به استانداردهای DIN EN 13206:2015، NF T 54-192:2011، KS M 3503:1992  اشاره کرد. در بخش های بعدی این نوشتار هر یک از چهار بخش ذکر شده در بالا را به صورت ساده و خلاصه مورد بررسی قرار خواهیم داد.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

فیلتر نور گلخانه به کمک پوشش گلخانه

در بخش های قبلی با پوشش گلخانه (نایلون گلخانه ای) و انواع افزودنی مورد استفاده در تولید این محصول آشنا شدیم. همچنین بخش قبلی این مقاله به معرفی افزودنی های مورد استفاده در کنترل نور ورودی به گلخانه و اهمیت استفاده از آن ها پرداخت. این قسمت توضیحات تکمیلی را در ارتباط با ساختار افزودنی های مورد استفاده در فرمولاسیون پوشش گلخانه و فیلتر نور گلخانه ارائه خواهد کرد.

در بخش قبل ذکر شد که پوشش گلخانه بایستی حداکثر عبور پذیری را در برابر نور ناحیه مرئی داشته باشد. به طول موج های کوتاهتر از بخش مرئی، نور فرابنفش (UV) اطلاق می شود. علاوه بر اثرات مخرب نور UV بر طول عمر پوشش گلخانه، ورود این نور به درون گلخانه باعث رشد حشرات و ویروس ها می شود. در حقیقت پوشش گلخانه مناسب بایستی از ورود نور UV به درون گلخانه ممانعت کند. به همین منظور از افزودنی های موسوم به UV-blocker در تولید پوشش های گلخانه ای استفاده می شود. ساختار شیمیایی این افزودنی ها از خانواده بنزو فنون و بنزو تریازول ها است.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

مجموعه نور ورودی به گلخانه برای رشد گیاهان تحت کشت، حاصل جمع نور مستقیم (Direct) و پخش شده(Diffuse)  است.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

در حقیقت بخشی از نور ورودی به گلخانه بازتاب، بخشی جذب، قسمتی به صورت مستقیم و باقیمانده به صورت پخش شده به گیاهان تحت کشت می رسد. پوشش گلخانه بایستی حداکثر نور مرئی ممکن را به صورت پخش شده به گیاهان برساند. چراکه نور مستقیم باعث ایجاد سایه، سوختن بخش های بالایی گیاهان و رشد نامتوازن اندام گیاهان می شود. به همین منظور در تولید پوشش های گلخانه از افزودنی های پخش کننده نور در فرمولاسیون فیلم تولیدی استفاده می شود.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

گروه بعدی پوشش های انتخاب پذیر نور، پوشش های گلخانه ای گرمایی (Thermic greenhouse cover) هستند. در حقیقت بخش زیادی از نور ورودی به گلخانه اشعه فروسرخ (IR) است. این اشعه در فتوسنتز و فرایند رشد گیاهان تاثیری ندارد و تنها حامل انرژی گرمایی به گلخانه است. در طول روز انرژی گرمایی این اشعه توسط خاک و اجزای گلخانه جذب شده و دمای محیط گلخانه را بالا می برد. این پدیده منجر به رشد نامتوازن گیاهان تحت کشت می شود. همچنین در طول شب نیز اشعه IR به راحتی از پوشش گلخانه خارج شده و منجر به پایین آمدن دمای گلخانه می شود. پوشش های حرارتی به کمک افزودنی های فیلتر کننده اشعه IR منجر به کاهش دمای گلخانه در طول روز و افزایش دمای گلخانه در شب نسبت به پوشش های عادی می شوند. کائولین و میکا از جمله مهمترین افزودنی های جاذب اشعه IR مورد استفاده در تولید پوشش های گلخانه هستند.

آخرین گروه افزودنی های مورد استفاده در فیلتر نور ورودی به گلخانه، افزودنی های رنگی هستند. در حقیقت برخی از رنگدانه ها در تولید پوشش های گلخانه ای به کار می روند و به کمک آن ها پوشش های رنگی تولید می شود. این پوشش ها می توانند در رشد برخی از گیاهان خاص مفید باشند و استفاده از آن ها به دلیل کاهش عبور پذیری نور مرئی همیشه سودمند نیست.

تصویر زیر پوشش های گلخانه ای مناسب و حاوی افزودنی های کنترل کننده نور ورودی به گلخانه را در مقایسه با یک پوشش معمولی نشان می دهد.

فیلتر نور ورودی به گلخانه به کمک پوشش گلخانه

تاثیر پوشش گلخانه بر عبور پذیری نور خورشید

تاثیر فیلم های گلخانه بر عبور پذیری نور خورشید

نور خورشید یکی از منابع اصلی حیات روی کره زمین است. این نور طبیعی گستره وسیعی از طول موج های مختلف است. بخشی از این نور که به سطح زمین می رسد، پیش تر توسط لایه های مختلف جو پالایش شده است و فرکانس های محدودتری از آن به اشیا موجود در سطح زمین می رسد. همانطور که نور خورشید تاثیرات مثبت و منفی برای پوست انسان دارد، در مورد گیاهان نیز چنین وضعیتی وجود دارد. نور خورشید بر رشد گیاهان موجود در گلخانه بسیار تاثیر گذار است. از طرف دیگر فیلم گلخانه ( یا نایلون گلخانه ای) به صورت مستقیم بر عبور نور و فیلتر کردن آن اثر گذار است.

بخش هایی از نور تابیده شده به فیلم گلخانه که بر میزان رشد گیاهان درون گلخانه موثر است، در محدود ۲۸۰-۳۰۰۰۰ nm است.

طیف نوری

قسمت فرابنفش (UV) این نور منجر به تخریب فیلم گلخانه و کاهش طول عمر سرویس دهی آن می شود که در بخش های قبلی بررسی شد. علاوه بر تخریب فیلم، اشعه UV می تواند منجر به رشد حشرات و ویروس ها در محیط گلخانه و آسیب به گیاهان توسط این موجودات شود. محدوده ۴۰۰-۷۰۰ nm برای رشد گیاهان ضروری است و واکنش فتوسنتز گیاهان با استفاده طول موج های این ناحیه صورت می گیرد. نهایتا بخش فروسرخ این نور تنها حامل انرژی گرمایی است و منجر به تغییر دمای محیط گلخانه می شود. آخرین نکته مهم در مورد بخش های مختلف نور، قسمت های مختلف رنگی نور است. هر یک از رنگ های نور مرئی اثرات مختلفی بر رشد گیاه دارند. برای مثال گیاهان در نور سبز قادر به انجام فتوسنتز نیستند و رنگ های آبی و سرخ منجر به افزایش سرعت فتوسنتز می شوند. علاوه بر تاثیر رنگ نور بر فتوسنتز، این نور بر رنگ اندام های مختلف گیاه نیز تاثیر دارد. برای مثال ترکیب نورهای آبی و بنفش منجر به تغییر سریع تر رنگ سیب ها به قرمز می شود.

تاثیر پوشش گلخانه بر عبور پذیری نور خورشید

همانطور که ذکر شد، فیلم گلخانه بر میزان و نوع نور ورودی به گلخانه اثر گذار است. با توجه به ترکیب فیلم گلخانه و افزودنی های به کار رفته در تولید آن، نورهای عبوری از این فیلم مشخص می شوند. افزودنی های مختلفی جهت فیلتر نور توسط فیلم تجاری سازی شده اند و به صورت مستربچ در حین تولید فیلم گلخانه استفاده می شوند. همچنین با استفاده از پلیمرهای ویژه می توان بخشی از نور عبوری را فیلتر کرد. مهمترین انواع فیلم گلخانه بر حسب فیلتر نور عبوری مطابق لیست زیر است:

  • فیلم های حرارتی IR
  • فیلم های فیلتر کنند اشعه UV
  • فیلم های رنگی

علاوه بر فیلتر کردن نور، پخش کردن نور توسط فیلم به منظور تابش یکسان نور به تمامی اندام های گیاه تحت کشت و همچنین عدم تجمع گرد و غبار روی فیلم به جهت کاهش عبور پذیری نور، دو خاصیت بسیار مهم فیلم گلخانه هستند که مستقیما بر کیفیت گیاه و نرخ رشد آن اثر گذارند. در بخش بعدی با ساختار هر یک از فیلم های انتخاب پذیر نور بیشتر آشنا خواهیم شد.